ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LED QUAY (Propeller display)

MỤC LỤC
NỘI DUNG

TRANG

PHẦN A: GIỚI THIỆU .........................................................................................
Trang bìa ................................................................................................................................. i
Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp .....................................................................................................ii
Lời mở đầu ............................................................................................................................iii
Lời cảm ơn ............................................................................................................................ iv
Mục lục .................................................................................................................................. v
Liệt kê hình vẽ .....................................................................................................................viii
Liệt kê bảng ............................................................................................................................ x
Liệt kê chữ viết tắt ................................................................................................................. xi

PHẦN B: NỘI DUNG ............................................................................................
CHƯƠNG I: DẪN NHẬP ....................................................................................1
1.1.Đặt vấn đề ..............................................................................................................................2
1.2.Hướng giải quyết vấn đề ......................................................................................................2
1.3.Giới hạn của đề tài ................................................................................................................2
1.4.Nội dung đề tài ......................................................................................................................3

CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN TRONG MẠCH

4

2.1.IC 4040 ..................................................................................................................................5
2.2.IC 7404 ..................................................................................................................................7
2.3.IC 74373 ................................................................................................................................8
2.4.IC 74573 ................................................................................................................................11
2.5.Bộ ghép quang (Opto-Couplers) .........................................................................................11

2.6 IC 4060 ..................................................................................................................................12


CHƯƠNG III: BỘ NHỚ BÁN DẪN

17

3.1 Tổng quan về bộ nhớ dữ liệu .............................................................................................18
3.2 Bộ nhớ bán dẫn EPROM ...................................................................................................20
3.3 Nguyên lý hoạt động của EPROM ....................................................................................21
3.4 Khảo sát vài EPROM thông dụng .....................................................................................23
3.4.1. Khảo sát EPROM 2716 ...................................................................................................23
3.4.2. Khảo sát EPROM 2732 ...................................................................................................24
3.4.3. EPROM 2764 ....................................................................................................................26
3.4.4. EPROM 27128 ..................................................................................................................28
3.4.5. EPROM 2864 ....................................................................................................................29

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG ....................................................... 30
4.1 Hướng giải quyết đề tài .......................................................................................................31
4.2 Thiết kế .................................................................................................................................32
4.2.1. Sơ bộ về phần cứng ............................................................................................................32
4.2.2. Sơ đồ khối ..........................................................................................................................34
4.2.3. Sơ đồ nguyên lý .................................................................................................................35
4.2.4. Sơ đồ mạch in ....................................................................................................................35
4.2.5. Nguyên lý hoạt động ..........................................................................................................36
4.3. Thi công ...............................................................................................................................37
4.3.1. Bộ nguồn ............................................................................................................................37
4.3.2. Bộ dao động - tạo địa chỉ ...................................................................................................38
4.3.3. Khối ngắt ngoài ..................................................................................................................39
4.3.4. Khối chốt dữ liệu dùng IC 74573 ......................................................................................40

4.3.5. Bảng đèn 41
4.3.6. Chương trình nạp cho EPROM ..........................................................................................42
4.4 Kết quả .................................................................................................................................46
4.4.1. Phần cứng mạch khi sau khi đã thi cơng hồn chỉnh .........................................................46
4.4.2. Các lỗi gặp phải trong quá trình làm và cách thức khắc phục ...........................................46
4.4.3. Những mục tiêu đã tiến hành trong đề tài ..........................................................................47

ii


CHƯƠNG V: KẾT LUẬN .................................................................................. 48
5.1 Kết luận..................................................................................................................................49
5.2 Ưu và nhược điểm của đề tài .................................................................................................50
5.3 Hướng phát triển đề tài ..........................................................................................................50

PHẦN C : PHỤ LỤC .............................................................................

LIỆT KÊ HÌNH VẼ
Hình

Trang

HÌNH 2.1.SƠ ĐỒ NỘI BỘ CỦA IC 4040 .................................................................................. 5
HÌNH 2.2.SƠ ĐỒ CHÂN IC 4040 .............................................................................................. 6
HÌNH 2.3.SƠ ĐỒ MƠ TẢ HOẠT ĐỘNG BÊN TRONG CỦA IC 4040 ................................... 6
HÌNH 2.4.SƠ ĐỒ CHÂN IC 7404 .............................................................................................. 7
HÌNH 2.5.SƠ ĐỒ CHÂN IC 74373 ............................................................................................ 8
HÌNH 2.6.SƠ ĐỒ MƠ TẢ HOẠT ĐỘNG BÊN TRONG CỦA IC 74373 ................................. 9
HÌNH 2.7.SƠ ĐỒ CHÂN IC 74573 ............................................................................................ 11
HÌNH 2.8.BỘ GHÉP QUANG .................................................................................................... 12

HÌNH 2.9.SƠ ĐỒ NỘI BỘ CỦA IC 4060 .................................................................................. 13
HÌNH 2.10.SƠ ĐỒ CHÂN IC 4060 ............................................................................................ 13
HÌNH 2.11.SƠ ĐỒ HOẠT ĐỘNG IC 4060 ................................................................................ 14
HÌNH 3.1. CÁCH TRUY XUẤT DỮ LIỆU CỦA ROM ............................................................ 19
HÌNH 3.2. CÁCH TRUY XUẤT DỮ LIỆU CỦA EPROM ....................................................... 22
HÌNH 3.3. TỔ CHỨC MA TRẬN NHỚ THEO CÁCH CHỌN TRÙNG PHÙNG ................... 23
HÌNH 3.4. SƠ ĐỒ CHÂN VÀ SƠ ĐỒ LOGIC CỦA 27 16 ........................................................ 24
HÌNH 3.5. SƠ ĐỒ CHÂN EPROM 2732 ................................................................................... 25
HÌNH 3.6.SƠ ĐỒ CHÂN EPROM 2764 .................................................................................... 26
HÌNH 3.7.SƠ ĐỒ CHÂN EPROM 27128 .................................................................................. 28
HÌNH 3.8. GIẢN ĐỒ TRUY XUẤT ROM ................................................................................. 29
HÌNH 4.1.KẾT NỐI GIỮA ĐỘNG CƠ VÀ BOARD MẠCH ................................................... 33
HÌNH 4.2. CÁCH CẤP NGUỒN CHO BẢN MẠCH ................................................................ 34
HÌNH 4.3.SƠ ĐỒ KHỐI MẠCH ĐIỆN ...................................................................................... 34
HÌNH 4.4.BỘ NGUỒN ............................................................................................................... 38
HÌNH 4.5. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BỘ ĐẾM DÙNG IC 4060 .................. 39
HÌNH 4.6.KHỐI NGẮT NGỒI ................................................................................................ 40
HÌNH 4.7. KHỐI CHỐT DỮ LIỆU DÙNG IC 74573 ................................................................ 41
HÌNH 4.8.BẢNG ĐÈN ................................................................................................................ 42
HÌNH 4.9. BẢNG ĐÈN LED (16 LED) ...................................................................................... 42
HÌNH 4.10.CÁCH TẠO KÝ TỰ ................................................................................................. 43
HÌNH 4.11.CÁCH VIẾT CHƯƠNG TRÌ NH .............................................................................. 44
HÌNH 4.12. BẢNG ĐÈN VÀ ĐỘNG CƠ QUAY ...................................................................... 46
HÌNH4.13. PHẦN CỨNG KHI CHƯA GẮN MẠCH .................................................................47

iii


LIỆT KÊ BẢNG
Bảng

Trang

BẢNG 2.1.BẢNG CÁC THÔNG SỐ CỦA IC 7404 .....................................................8
BẢNG 2.2.BẢNG CÁC TRẠNG THÁI HOẠT ĐỘNG CỦA IC 74373 ...................... 10
BẢNG 3.1. BẢNG TRẠNG THÁI HOẠT ĐỘNG CỦA EPROM 2732 ...................... 25
BẢNG 3.2. BẢNG TRẠNG THÁI HOẠT ĐỘNG CỦA EPROM 2764 ...................... 27
BẢNG 4.1. CÁC LỖI QUÁ TRÌNH LÀM VÀ CÁCH THỨC KHẮ C PHỤC ............ 46
BẢNG 4.2. NHỮNG MỤC TIÊU ĐÃ TIẾN HÀNH TRONG ĐỀ TÀI ....................... 47

LIỆT KÊ CHỮ VIẾT TẮT
1. ROM

Read-Only Memory

2. EPROM

Erasable Programmable Read Only Memory

3. EEPROM

Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory

4. RAM

Random Access Memory

5. MROM

Masleed Programable

6. P.ROM

Programable ROM

iv


PHẦN B


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG I
DẪN NHẬP

CHƯƠNG I: DẪN NHẬP

1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1.1

Đặt vấn đề
Ngày nay, trước khi bước vào một hiệu sách, bạn có thể biết được hiệu sách đó

bán các loại sách gì, có loại sách mà mình cần mua khơng… nhờ vào bảng đèn quang
báo rất bắt mắt đặt trước cửa hiệu. Hoặc khi vào sân bay bạn biết được giờ giấc các

chuyến bay, các thông báo ngắn của phi trường, … cũng nhờ vào quang báo. Đơi khi
đi ngồi đường ở thành phố lúc về đêm, bạn sẽ thấy được các bảng quang báo lớn hơn
với các hình ảnh cử động được như li Coca Cola đang sủi bọt, các logo sản phẩm xuất
hiện dần dần theo nhiều kiểu (tràn từ dưới lên, từ trên xuống, lan dần từ trái qua phải,
từ phải qua trái, …)
Như vậy quang báo ngày nay đã được đưa vào sử dụng ở rất nhiều lĩnh vực
khác nhau như: giới thiệu sản phẩm, thông báo tin tức (thay cho các bản tin bằng
giấy)… nhưng đó là dùng bảng led ma trận. Ở đây, nhóm sẽ trình bày một hướng đi
khác, làm bả ng quang báo chỉ dùng led đơn kết hợp với động cơ quay qua đề tài:
“Thiết kế & thi công mạch đèn quảng cáo ứng dụng led quay”.

1.2

Hướng giải quyết vấn đề
Có nhiều cách để làm một mạch quang báo: dùng IC rời, dùng EPROM, dùng

vi xử lý hoặc dùng máy vi tí nh để điều khiển mạch. Ở đây, nhóm đã chọn hướng giải
quyết đề tài là sử dụng EPRO M. Chương kế sẽ trình bày nguyên do chọn.

1.3

Giới hạn của đề tài
Như đã giới thiệu ở trên, quang báo có thể hiển thị được các hình ảnh cử động

chứ khơng gói gọn trong việc hiển thị các chữ. Tuy nhiên, do điều kiện có hạn nên đề

CHƯƠNG I: DẪN NHẬP

2

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

tài chỉ giới hạn ở việc hiển thị các chữ chạy, được thay đổi theo ý của người viết
chương trình.

1.4

Nội dung đề tài
Chương 1: Dẫn nhập
Chương 2 : Giới Thiệu Các Linh Kiện Liên Quan Đến Mạch Điện
Trong chương này, ta tìm hiểu về các linh kiện sử dụng trong mạch điện
Chương 3: Giới Thiệu Về Eprom
Chương này trình bày về linh kiện chính EPROM và các vấn đề liên quan
Chương 4: Thiết kế và thi công
Chương này trình bày các thiết kế chi tiết, nguyên lý hoạt động của mạch

điện, cũng như kết quả thu được
Chương 5: Kết luận
Chương này nêu những ưu và khuyết của đề tài, khẳng định những đóng
góp của đề tài vào thực tiễn. Đồng thời cũng đưa ra các đề nghị hướng phát triển cho
đề tà i.

CHƯƠNG I: DẪN NHẬP

3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG IV
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG

30


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chương này trình bày kết quả của việc thiết kế và tiến hành thi công mạch. Qua đó sẽ
rút ra nhữn g kết luận để cải tiến, chỉnh s ửa các thông số để hệ thống hoạt động tốt hơn.
- Mục 4.1: Hướng giải quyết đề tài. Tại sao lại chọn EPROM thay vì vi xử lý ?
- Mục 4.2: Thiết kế
- Mục 4.3: Thi công
- Mục 4.4: Kết quả đạt được

4.1 Hướng giải quyết đề tài
4.1.1. u cầu đề tài:


Mạch có tính kinh tế cao (giá thành, chi phí bảo trì, hiệu quả,…)



Dễ dàng sửa chữa chương trình hiển thị



Cơng suất đủ lớn để có thể sử dụng nơi công cộng

4.1.2. Lựa chọn phương án tối ưu
Có nhiều cách để làm một mạch quang báo: dùng IC rời, dùng EPROM, dùng vi xử lý
hoặc dùng máy vi tính để điều khiển mạch.
Nếu dùng IC rời thì ta sử dụng các IC giải đa hợp (Demultiplexer) kết hợp với các
Diode để làm thành mạch ROM (kiểu ROM này được gọi là Made Home). Chương trình cho
loại ROM này được tạo ra bằng cách sắp xếp vị trí các Diode trong ma trận, mỗi khi cần thay
đổi chương trình thì phải thay đổi lại vị trí các Diode này (thay đổi về phần cứng). Dung
lượng bộ nhớ kiểu này thay đổi theo kích thước mạch, kích thước càng lớn thì dung lượng
càng lớn (vì khi tăng dung lượng thì phải thêm IC giải đa hợp, thêm các Diode nên kích thước
của mạch tăng lên). Nếu muốn đủ bộ nhớ để chạy một mạch quang báo bình thường thì kích
thước mạch phải rất lớn nên giá thành sẽ lên cao, độ phức tạp tăng lên. Do đó, dạng ROM này
không đáp ứng đư ợc yêu cầu của mạch quang báo này.
Khi thay các IC rời ở trên bằng EPROM thì kích thước mạch và giá thành sẽ giảm
đáng kể. Kích thước của EPROM hầu như khơng tăng theo dung lượng bộ nhớ của nó. Ngồi
ra, khi muốn thay đổi chương trình hiển thị thì ta chỉ v iệc viết chương trình mới (thay đổi về

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG

31


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

phần mềm) nạp vào EPROM hoặc thay EPROM cũ bằng một EPROM mới có chứa chương
trình cần thay đổi. Việc thay đổi chương trình kiểu này thực hiện đơn giản hơn rất nhiều so
với cách dùng IC rời ở trên. Đặc biệt, khi có yêu cầu hiển thị hình ảnh thì việc sử dụng
EPROM để điều khiển là hợp lý nhất, nó đơn giản hơn nhiều so với việc dùng vi xử lý hoặc
máy vi tính để điều khiển. Điều này được giải thích như sau: do vi xử lý và máy vi tính muốn
giao tiếp với bên ngồi đều phả i thơng qua chương trình và các IC ngoại vi cịn EPROM thì

giao tiếp trực tiếp và khơng cần chương trình điều khiển nó. Vì phải dùng chương trình nên
tín hiệu điều khiển đưa ra ngồi tuần tự, không được liên tục như EPROM nên khi muốn hiển
thị hình ảnh thì sẽ gặp nhiều khó khăn (do hiển thị hình ảnh thì cần quét cả hàng lẫn cột, và vì
tín hiệu điều khiển xuất hiện tuần tự nên sẽ khó đồng bộ giữa quét hàng và cột, từ đó sẽ gây
khó khăn cho việc hiển thị hình ảnh trên bảng đèn).
Khi vi xử lý tham gia vào thì m ạch quang báo sẽ có được nhiều chức năng hơn, tiện
lợi hơn nhưng cũng đắt tiền hơn. Với kit vi xử lý điều khiển quang báo ta có thể thay đổi
chương trình hiển thị một cách dễ dàng bằng cách nhập chương trình mới vào
Tuy nhiên, khi sử dụng vi xử lý để làm mạch quang báo thì giá thành của mạch lại
tăng lên nhiều so với khi sử dụng EPROM vì kit vi xử lý cần phải có EPROM lưu chương
trình điều khiển cho vi xử lý, các IC ngoại vi (giao tiếp bàn phím, hiển thị,…), các RAM để
nhớ chương trình, các phím nhập dữ liệu (do có phím nên kích thước mạch tăng lên nhiều)…
Mặt khác, dòng ra của vi xử lý khá nhỏ, không phù hợp với các loại LED hiển thị cỡ lớn.
Ngồi ra, mạch quang báo cịn có thể được điều khiển bằng máy vi tính. Tuy nhiên,
khi dùng máy tính để điều khiển quang báo thì rất đắt tiền, khơng đáp ứng được yêu cầu của
đề tài là phải có tính kinh tế cao.
Qua các phương án được nêu ra ở trên thì cách sử dụng EPROM được chọn vì đáp
ứng được yêu cầu của một mạch quang báo bình thường, giá thành lại rẻ hơn và mạch điện
đơn giản hơn so với khi dùng kit vi xử lý hoặc dùng máy vi tính, việc thay đổi chương trình
cũng dễ dàng hơn nhiều so với việc can thiệp vào phần cứng như cách dùng các IC rời.

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG

32


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

4.2 Thiết kế
4.2.1. Sơ bộ về phần cứng

Nguồn cấp cho board mạch sẽ được lấy từ chính động cơ, nghĩa là nguồn +Vcc đưa tới
trục quay động cơ thơng qua cặp chổi qt. Cịn GND cấp cho nguồn thì thơng qua một miếng
đồng trịn, được tiện gia công sao cho quay cùng với trục động cơ, cách điện và đồng trục với
động cơ.
Board mạch chính được thiết kế sao cho tâm của nó cũng đồng trục với động cơ nhằm
giảm tối đa lực ly tâm, tránh các rung động khơng cần thiết.

HÌNH 4.1.Phần cứng gồm động cơ và bản mạch sẽ được gia cơng như hình:

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG

33


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trên board mạch hiển thị gồm 16 LED đơn, được thiết kế sao cho nhỏ gọn nhất. Trọng
lượng của toàn bộ board mạch cũng ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ, sự rung động của động cơ
khi quay.
Giữa hai bản mạch chính và bản mạch hiển thị được ghép lại với nhau nhờ một tấm
kim loại (nhôm), được bắt vít thật chặt. Phần truyền điện giữa chúng thì ta dùng các dây bus
16, bus 8 thuận lợi cho việc tháo lắp. Nhưng tốt hơn hết, ta nên dùng loại bus step rất mỏng,
nhẹ nhằm giảm khối lượng board mạch.
Động cơ ta sử dụng rất đa dạng, điện áp 220Vac, hay 12Vdc đều được. Yêu cầu là có
thể chịu được khối lượng của board mạch khi quay mà không làm giảm đi tốc độ quay.
Phần đế đặt động cơ cũng rất quan trọng, nếu không chắc chắn sẽ làm hỏng động cơ
và board mạch sau một thời gian. Ngồi ra, nếu dùng gỗ thì lâu ngày sẽ bị cong vênh do nhiệt
độ tỏa ra từ động cơ và bản mạch lớn. Do vậy, nên thiết kế bộ đế đặt thật chắc với chất liệu là
sắt hoặc vật liệu tương tự.

HÌNH 4.2. CÁCH CẤP NGUỒN CHO BẢN MẠCH

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG

34


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

4.2.2. Sơ đồ khối
NGẮT NGỒI
(PHOTO
INTERRUPTER)

GIẢI MÃ
ĐỊA CHỈ

GIẢI MÃ
HIỂN THỊ
(BỘ NHỚ EPROM)

CHỐT DỮ LIỆU (I)
DAO ĐỘNG TẠO ĐỊA CHỈ

BẢNG ĐÈN
(LED ĐƠN)

CHỐT DỮ LIỆU (II)

Nguồn cung cấp

CHỨC NĂNG CÁC KHỐI
-

Dao động – tạo địa chỉ: tạo ra xung vuông đưa vào bộ đếm để tạo địa chỉ cho

bộ giải mã địa chỉ đồng thời đưa các xung điều khiển đến bộ chốt dữ liệu.
-

Giải mã địa chỉ: nhận xung điều khiển từ bộ dao động – tạo địa chỉ, từ đó đưa

ra tín hiệu cho phép LED nào được phép sáng. Tại mỗi thời điểm chỉ đưa ra một xung cho
phép duy nhất và chỉ có một cột LED tương ứng với vị trí xung đó được phép sáng. Tín hiệu
cho phép này được đưa đến hai bộ chốt dữ liệu.
-

Các bộ chốt dữ liệu (I), (II): nhận dữ liệu ở ngõ vào từ bộ nhớ dữ liệu. Hai bộ

chốt này có ngõ vào điều khiển đảo nhau nên tại mỗi thời điểm chỉ có một bộ chốt được phép

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG

35


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
xuất dữ liệu. Quy định: bộ chốt (I) ứng với các 8 LED đầu, bộ chốt (II) ứng với các 8 LED
còn lại.
-

Giải mã hiển thị (EPROM): nhận địa chỉ từ bộ dao động – tạo địa chỉ, đưa dữ

liệu ra để hiển thị trên bảng đèn.
-

Bảng đèn (ma trận LED): nhận tín hiệu từ bộ chốt dữ liệu để từ đó cho phép

LED nào trên bảng được phép sáng, LED nào không được phép sáng.
-

Khối nguồn: bảo đảm cung cấp đủ dịng cho tồn bộ mạch nhưng bản thân nó

khơng bị q dịng.
-

Ngắt ngồi: kết nối đến chân MR của bộ giải mã địa chỉ. Sau một vịng quay

thì tác động chân này để bộ giải mã địa chỉ bắt đầu nhận địa chỉ mới.
4.2.3. Sơ đồ nguyên lý
(Đính kèm ở phần phụ lục)
4.2.4. Sơ đồ mạch in
(Đính kèm ở phần phụ lục)
4.2.5. Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý hoạt động của mạch được giải thích dựa vào sơ đồ nguyên lý ở phần phụ
lục.
Bảng đèn LED gồm có 16 LED, trong đó 8 LED đầu được điều khiển việc xuất dữ
liệu nhờ IC 74573 (1), còn 8 LED còn lại được điều khiển việc xuất dữ liệu nhờ IC 74573 (2).
Và mạch điện này hiển thị theo phương pháp quét lặp lại (quét lặp lại: truy xuất một số ơ nhớ
nào đó một cách liên tục, quét lặp đi lặp lại nhiều lần với tần số cao, sau một thời gian được
định trước thì sẽ chuyển qua các ô nhớ mới và bắt đầu lại quá trình quét như trên) nên ta lấy 8
đường địa chỉ của EPROM (quản lý được 32 ô nhớ) để thực hiện việc quét lặp lại.

Để dữ liệu từ EPROM đưa ra hiển thị được trên bảng đèn theo một trật tự nhất định
(hiển thị đúng chữ hoặc đúng hình ảnh) thì dữ liệu gởi ra này phải được đồng bộ với tín hiệu
qt.

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG

36


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Khi dữ liệu từ ô nhớ đầu tiên gởi ra bảng đèn thì chỉ có 8 LED đầu tiên là được phép
sáng (có sự cho phép của tín hiệu quét từ bộ dao động tạo địa chỉ IC4060), như vậy 8 LED
cịn lại khơng được phép sáng (khơng có sự cho phép của tín hiệu qt tạo xung từ IC4060 ).
Tương tự như thế, khi dữ liệu từ ơ nhớ thứ hai gởi ra thì quay lại 8 LED đầu của bảng đèn là
được phép sáng, các LED cịn lại thì khơng. Q trình cứ tiếp tục cho đến ơ nhớ cuối cùng thì
chỉ có 8 LED sau cùng của bảng đèn là được phép sáng.
Hiểu đơn giản là 2 IC chốt 74573 sẽ liên tục xuất dữ liệu ra bảng LED. Chiều hiển thị
về lý thuyết là theo chiều dọc nhưng nhờ tốc độ quay của động cơ cao nên hình ảnh mắt ta
nhìn thấy là chữ hiển thị với độ dài là 16 LED.
Sau đó EPROM quay về truy xuất lại ô nhớ đầu tiên và quá trình lại cứ thế tiếp diễn.
Việc quay về này được điều khiển bởi hai IC 4060 và 4040.
Như vậy, xét tại một thời điểm nhất định thì chỉ có 1 hàng LED được phép sáng (LED
nào được phép sáng thì do dữ liệu từ EPROM gởi đến quyết định). Nhưng do quét với tần số
cao và nhờ vào sự lưu ảnh của mắt mà ta thấy được các chữ một cách liên tục, không bị chớp
tắt.
Sau khi quét 32 ô nhớ của EPROM đủ lâu (đủ thời gian để người xem có thể đọc được
chữ trên bảng đèn) thì EPROM sẽ được chuyển sang qt 32 ơ nhớ kế tiếp. Dữ liệu ở 32 ô
nhớ này khi hiển thị trên bảng đèn sẽ tạo cho ta cảm giác như các chữ dịch đi một cột (nhờ
cách viết chương trình cho EPROM).
Quá trình cứ thế tiếp tục và ta sẽ được các chữ di chuyển trên bảng đèn.

4.3. Thi cơng
4.3.1. Bộ nguồn
Trong một mạch điện tử thì bộ nguồn là quan trọng nhất, nó quyết định sự hoạt động
hay ngưng hoạt động của mạch. Một bộ nguồn không tốt sẽ làm cho mạch hoạt động không
ổn định và sẽ làm hỏng linh kiện một cách nhanh chóng (điều này rất thường xảy ra đối với
những mạch điện tử không được ổn áp tốt mà phải hoạt động ở những vùng có lưới điện
khơng ổn định). Đối với các IC số thuộc họ TTL thì điều này ln ln đúng. Vì vậy một bộ
nguồn ổn áp tốt thì rất cần thiết cho các mạch điện tử (thường là các mạch dùng IC số).

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG

37


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Có nhiều loại IC ổn áp, trong đó loại IC ổn áp 3 chân thường được sử dụng rộng rãi vì
chúng nhỏ và chỉ cần một số ít linh kiện bên ngoài. IC ổn áp 3 chân đặc biệt có lợi cho việc
thiết kế các bộ nguồn nhỏ ổn định hay các ổn áp trên các card.
IC ổn áp 3 chân loại có điện áp ra cố định (khơng điều chỉnh được) có hai loại là ổn áp
dương và ổn áp âm. Có nhiều họ IC ổn áp nhưng ở đây ta chỉ xét đến họ 78xx tương ứng với
IC ổn áp dương, hai số sau chỉ điện áp ra cố định của nó, cụ thể là 7805: ổn áp dương có điện
áp ngõ ra là 5V, 7812: có điện áp ra là 12V…. Tùy theo dịng điện ở ngõ ra, người ta thêm
chữ để chỉ, thí dụ:
78Lxx: dòng điện ra danh định là 100mA
78xx: dòng điện ra danh định là 1A.
78Hxx: dòng điện ra danh định là 5A .
Chú ý: 78L62: ổn áp 6,2V.
Sau đây là một mạch ổn áp có điện áp ngõ ra cố định 5V sử dụng IC ổn áp 7805 (ổn
áp dương có điện áp ngõ ra là 5V, dịng điện ngõ ra đến 1A).

IC ổn áp 7805 chịu được dòng ngõ ra đến 1A nên bảo đảm cung cấp đủ dòng cho tồn
mạch mà bản thân nó khơng bị q dịng. Tuy nhiên, ta cũng cần gắn tản nhiệt cho IC để nó
hoạt động ở điều kiện tốt nhất.

HÌNH 4.4.BỘ NGUỒN
4.3.2. Bộ dao động - tạo địa chỉ

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG

38


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Để EPROM hoạt động được thì cần phải có địa chỉ cung cấp cho nó. Việc này được
thực hiện bằng các IC đếm chuyên dùng hoặc các mạch đếm được ráp từ những Flip -Flop rời.
Các mạch đếm cần được cung cấp xung đồng hồ ở ngõ vào. Việc tạo xung đồng hồ có thể tạo
được bằng nhiều cách: dùng Transistor ráp mạch dao động đa hài; các mạch dao động TTL,
CMOS dựa vào đặc tính nạp -xả của tụ hoặc TTL, CMOS kết hợp với thạch anh làm mạch dao
động; dùng các IC chuyên dùng tạo dao động như 555, 556… Ngồi ra cịn có loại IC đặc biệt
với hai chức năng là tạo xung và đếm được tích hợp vào trong cùng một vỏ, IC 4060 thuộc
loại này.
Do nhiệm vụ của khối này là tạo địa chỉ cho EPROM nên nếu dùng các mạch dao
động rời (khơng có bộ đếm) như: dao động đa hài, TTL, CMOS, 555… thì phải tốn thêm các
IC đếm và do đó mạch sẽ phức tạp hơn, giá thành cao hơn. Nếu dùng IC 4060 thì chỉ với một
IC ta ráp được cả mạch dao động lẫn mạch đếm, do đó mạch sẽ đơn giản hơn, giá thành sẽ
thấp hơn.
- Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bộ đếm dùng IC 4060 KẾT HỢP IC 4040

HÌNH 4.5. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BỘ ĐẾM DÙNG IC 4060

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG

39


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Giải thích nguyên lý hoạt động của mạch:
IC 4060 làm thành mạch dao động có tần số tùy vào giá trị biến trở (kết nối chân 10).
Theo sơ đồ trên thì tần số tại mạch dao động phải qua 12 (hoặc 13 tùy người sử dụng quy
định) tầng Flip -Flop chia tần mới tạo ra một xung kích vào 4040 và làm tăng địa chỉ của
EPROM lên 1.
4.3.3. Khối ngắt ngoài

TCST 2103
Khối này kết nối tới chân master reset ( MR:11) của IC 4040 và tác động mức [1] cứ
sau mỗi vòng quay của động cơ. Khi đó, bộ định địa chỉ sẽ bị tác động quay về bất chấp các
chân IC còn lại.
Khi thiết kế, ta chú ý việc gắn linh kiện này quay xuống phía dưới mặt đất, rồi dùng
một vật cản dài gắn thẳng đứng quét qua khe hở để tạo xung, bên cạnh đó việc thiết kế này
cịn làm tăng tính thẩm mỹ của mạch.
- Sơ đồ nguyên lý của mạch :

ĐƯA ĐẾN
CÁC CHÂN
A0 – A11
CỦA EPROM

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG

40

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
4.3.4. Khối chốt dữ liệu dùng IC 74573:
- Giải thích nguyên lý hoạt động của mạch:
Các đường dữ liệu ngõ vào của hai IC chốt được mắc song song với nhau và nối đến
các ngõ ra của bảng LED. Chân điều khiển xuất dữ liệu (OE/) được nối với bộ tạo dao động .
Giữa hai chân (OE/) của hai IC này được nối qua một cổng NOT nên khi một IC được phép
xuất dữ liệu thì ngõ ra của IC cò n lại sẽ ở trạng thái tổng trở cao (HIGH Z), trạng thái này sẽ
không gây ảnh hưởng gì đến các phần khác của mạch.
Theo nguyên lý của mạch điện trên thì ngõ ra của mỗi IC chốt sẽ được nối đến 8 LED.
việc kết nối này được quy định như sau: khi tín hiệu điều khiển từ bộ tạo dao động gởi đến ở
mức logic [0] thì IC chốt nối với 8 LED trên (IC 74573(1)) được phép xuất dữ liệu, IC còn lại
(74573 (2)) có ngõ ra ở trạng thái tổng trở cao. ngược lại, khi tín hiệu tạo xung ở mức logic
[1] thì ngõ ra của IC 74573 (1) sẽ ở trạng thái tổng trở cao cịn IC 74573 (2) thì được phép
xuất dữ liệu và khi đó trên bảng đèn, hàng LED dưới sẽ qt để xuất dữ liệu.
Tóm lại, khi tín hiệu điều khiển màu ở mức logic [0] thì LED hàng trên xuất dữ liệu và
khi tín hiệu này ở mức logic [ 1] thì LED hàng dưới xuất dữ liệu.
- Sơ đồ nguyên lý của mạch:

Nối đến
bảng led

HÌNH 4.7. KHỐI CHỐT DỮ LIỆU DÙNG IC 74573

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG

41

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

4.3.5. Bảng đèn
Bảng đèn gồm có 16 điện trở nối với 16 đèn LED. Diện tích càng nhỏ càng tốt để giảm khối
lượng cho động cơ . Nên chừa một khoảng trống để bắt vít gắn với board mạch chính.
- Sơ đồ ngun lý của mạch:

HÌNH 4.8.BẢNG ĐÈN

Tính tốn giá trị điện trở nối tiếp LED

Các thơng số đã biết:
LED Green

VAK = 3.5V

LED Blue

VAK = 3.6V

LED Blue

VAK =1.75V

ALL LED’s

Iled (max) = 20mA

FET

Rds (on) = 0.8Ω

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG

42


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

RGRE =

- Rds (on) =

.

– 0.8 Ω = 74.2 Ω

RBLU =

- Rds (on) =

.

– 0.8 Ω = 68 Ω

RRED =

- Rds (on) =

.

– 0.8 Ω = 161.2 Ω

hình

HÌNH 4.9. BẢNG ĐÈN LED (16 LED)
4.3.6. Chương trình nạp cho EPROM
Viết chương trình cho EEPROM :
Dựa vào thiết kế phần cứng với đặc điểm của bảng LED gồm 1 hàng có 16 LED đơn
cho hiển thị theo phương pháp quét lặp lại nên ta cũng viết chương trình nạp cho EEPROM
theo trình tự:

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG

43


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


Quét từ trên xuống dưới: quét 8 LED hàng đầu tiên trước rồi kế tiếp là 8 L ED còn lại.



Quét từ trái sang phải: theo chiều quay của động cơ. Khi đó, mắt ta sẽ nhìn được hàng
chữ chạy từ phải sang trái.
Ví dụ ở đây ta cho hiển thị chữ Đ như hình vẽ, khi đó hàng LED sẽ có chiều qt như

sau :

HÌNH 4.10.CÁCH TẠO KÝ TỰ

Như đã đề cập ở trên, chương trình được viết dựa vào phần cứng thiết kế. Hàng 16
LED sẽ được chia làm 2 hàng gồm 8 LED bit cao và 8 LED bit thấp, vì vậy khi lập trình ta
cũng chia ra viết thành 8 bit cao và 8 bit thấp được viết liên tục nhau trong chương trình.
Như trong hình sau, ta viết chương trình theo thứ tự 1,2,3,4,5,6,…Trong đó các LED
sáng sẽ có mức logic [1] và các LED khơng sáng có mức logic [0]. Hình vẽ cũng giới thiệu
kiểu chữ cũng như cách mã hóa ký tự khi viết chương trình nạp vào EPROM. Để đề tài được
ngắn gọn nên ở đây chỉ giới thiệu một số ít chữ được hiển thị trên bảng đèn.
Chữ hiển thị là có dấu theo bảng chữ cái tiếng Việt. Chiều cao của chữ là 9 LED giữa.
Còn lại 4 LED trên và 3 LED dưới dùng để bỏ dấu và các ký tự khác.

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG

44


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

HÌNH 4.11.CÁCH VIẾT CHƯƠNG TRÌNH
Đoạn chương trình viết để hiện thị chữ Đ trên LED là :
(Các ô có dấu chấm đen biểu thị cho bit 1 của dữ liệu từ EPROM gởi ra, các ô k hơng
có chấm biểu thị cho bit 0)

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG

45


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ORG 0000H
DB
00000000B
DB
00000000B
………………..
……………….
………………..
DB
00000000B
;
DB
10000000B
DB
00000000B
………………..
……………….
………………..
DB
00000000B

;Khởi tạo địa chỉ đầu tiên của ô nhớ trong ;
EEPROM
;8 bit thấp của hàng đầu tiên do IC 74573 (1) điều khiển
;Hàng 1

;HÀNG 63; còn lại 63 hàng không hiển thị chưa được phép
xuất dữ liệu
;8 bit cao của hàng đầu tiên do IC 74573 (2) điều khiển

;Hàng 1

;Hàng 63; còn lại 63 hàng chưa cho hiển thị trên LED

DB
00000000B
DB
00001111B
DB
00000000B
………………..
……………….
………………..
DB
00000000B

;8 bit thấp của hàng đầu tiên
;8 bit thấp của hàng thứ hai
;Hàng 2

DB
10000000B
DB
11111000B
DB
00000000B
………………..
……………….
………………..
DB

00000000B
………………
………………
………………

; 8 bit cao của hàng đầu tiên
; 8 bit cao của hàng thứ hai
; Hàng 2

END ;

Kết thúc chương trình

;Hàng 63; cịn lại 62 hàng chưa cho hiển thị trên LED

; Hàng 63; còn lại 62 hàng chưa cho hiển thị trên LED

Chương trình cứ tiếp tục cho đến khi kết thúc đoạn chữ cần hiển thị.
Chuỗi chữ hiển thị trong buổi báo cáo là:

” ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – NHÓM SV : TRẦN DANH – VĂN DŨNG
XIN KÍNH CHÀO QUÝ THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN “

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG

46